改性氧化锌晶须改善PP-R性能分析

2017-04-11孙秀慧广东联塑科技实业有限公司广东佛山528318

化工管理 2017年5期

孙秀慧（广东联塑科技实业有限公司，广东佛山 528318）

改性氧化锌晶须改善PP-R性能分析

孙秀慧（广东联塑科技实业有限公司，广东佛山 528318）

氧化锌晶须是近年发展的一种新型的增强材料，其借助自身独特的空间四角针状结构，能够与基体相互构成网状空间结构，能够明显提升树脂的性能。论文采用经过0.5% KH506偶联剂改性之后的氧化锌晶须用以提升PP-R树脂的性能，然后对改善之后的PP-R树脂材料的力学性能、热学性能、抗菌性能等进行验证。

氧化锌晶须；改性；PP-R树脂；性能

PP-R管材本身在耐高压、耐高温等方面具有出色的性能，是当前应用较为广泛的一种建筑用管道材料，尤其是在供水管方面的应用已经非常突出。PP-R树脂是PP-R管材生产中最主要的原材料，具有较好的耐热性能。氧化锌晶须的晶体结构中包含了大量的原子氧，氧化活性非常高，可以对细菌产生极大的破坏性，从而达到较好的抑菌效果，对于提升PP-R树脂的性能具有极好的效果。

1 实验

1.1 实验原料

PP-R树脂材料为扬子石化的F401，氧化锌晶须选择10～20μm长的市场销售普通产品；KH506偶联剂[1]。

1.2 实验设备

TSJ-25双螺杆挤出机，同向旋转，L/D=30:1；PS40E5ASE型精密注射机；日本岛津AG-10TA型电子拉力机；DUPONT200型热变形温度仪；日本电子公司JEM-100CX型电子显微镜；烘箱，超声波振荡仪，76-1型恒温玻璃水浴电动搅拌机，JL-1155型激光粒度分布测试仪；FA2004型电子分析天平；紫外分析仪；分光光度计。

1.3 晶须表面处理及样品制备

按照一定比例在乙醇溶剂中加入KH506偶联剂，让后将氧化锌晶须放入溶剂中，并进行超声波分散处理，持续20min，之后经过过滤，并在100℃条件下进行烘干备用。按照一定比例将氧化锌晶须与PP-R树脂材料混合搅拌，在掺入添加剂之后，将树脂放入高速捏合机中进行高速捏合，在130℃时出料；然后与经过处理的氧化锌晶须在双辊机上混合，并将温度控制在210℃，最后模压成型。

1.4 材料性能测试

分别按照ASTMD638标准和ASTMD648标准对PP-R树脂材料的拉伸性能和热变形温度进行测试[2]。通过液氮对试样进行低温脆断，然后用电子显微镜对试样进行扫描，获取电镜照片。利用菌液滴下法对材料的抗菌性进行测试。

2 实验结果分析

2.1 氧化锌晶须用量对PP-R树脂性能产生的影响

为了分析利用KH506改性后的氧化锌晶须对PP-R树脂材料性能产生的影响，在试验过程中，分别按照1%、2%、3%、4%、5%的比例将氧化锌晶须与PP-R树脂混合，然后模压成型，并与未添加氧化锌晶须的PP-R树脂材料的性能进行对比，主要包括拉伸性能、断裂伸长率、热变形温度和维卡温度软化点四个性能指标。

根据测定数据结果来看，在不添加氧化锌晶须时，PP-R树脂的断裂伸长率以及热变形温度分别只有45%和72℃，但是在添加5%的改性氧化性晶须之后，其断裂伸长率达到113%，提升率超过一倍，热变形温度也达到100℃[1]，从数据得出添加5%的改性氧化锌晶须，对于改善PP-R树脂的性能为适宜。具体测定结果如表1所示。

表1 氧化锌晶须用量对树脂性能产生的影响

2.2 PP-R树脂断面形貌及晶须在基体中的分散性

图2（a）和（b）分别给出了未添加改性氧化性晶须以及添加改性氧化锌晶须之后PP-R材料断面放大1000倍的扫描电镜照片。从两图中可以看出，PP-R树脂在经过改性氧化性晶须改善性能之后，结构更加紧密，分散相粒子的尺寸下降，分布性也进一步提升，形成了整体性的空间网络状结构，这对于提升PPR树脂的性能具有明显的增强作用。

图2 添加晶须后PP-R材料断面SEM照片

2.3 改性PP-R树脂的抗菌性实验

氧化锌晶须本身的结构特点以及其氧化活性，决定了其对细菌的生物活性和繁殖具有极强的破坏能力。为了对不同氧化锌晶须添加量与PP-R材料抗菌性能之间的关系进行分析，仍然按照1%～5%的比例使氧化锌晶须与PP-R树脂材料进行共混，在试验中选择大肠杆菌作为对象，从具体的实验结果数据可以看出，在未添加改性氧化锌晶须的情况下，PP-R树脂的灭菌率仅仅只有20%，而在添加5%的改性氧化性晶须之后，PP-R树脂的灭菌率上升到70%。综合分析结果来看，选择5%比例的改性氧化锌晶须添加到PP-R树脂材料中进行共混，能够极大的改善其力学性能和热学性能，同时还能实现极强的抑菌作用，能够进一步扩大PP-R树脂材料的应用范围。